<< Пред. стр. 6 (из 8) След. >>
Список литературы по разделу
Все многообразие грузоподъемных кранов охвачено восемью режимными группами 1К-8К. Классификация механизмов по группам режимов работы осуществляется по параметрам суммарного времени работы механизмов за срок службы и степени усредненного нагружения крана.
Для данного мостового крана рекомендуемые режимные группы:
* 5К - группа режима работы крана;
* 4М - группа режима работы механизма подъема.
2.2. Условия работы и общая техническая характеристика электрооборудования механизма подъема мостового крана.
Повышенная опасность работ при транспортировке поднятых грузов требует при проектировании и эксплуатации соблюдение обязательных правил по устройству и эксплуатации подъемно-транспортных машин. На механизмах подъема и передвижения правилами по устройству и эксплуатации предусмотрена установка ограничителей хода, которые воздействуют на электрическую схему управления. Конечные выключатели механизма подъема ограничивают ход грузозахватывающего приспособления вверх, а выключатели механизмов передвижения моста и тележки ограничивают ход механизмов в обе стороны. Предусматривается также установка конечных выключателей, предотвращающих наезд механизмов в случае работы двух и более кранов на одном мосту. Исключение составляют установки со скоростью движения до 30 м/мин. Крановые механизмы должны быть снабжены тормозами закрытого типа, действующими при снятии напряжения.
На крановых установках допускается применять рабочее напряжение до 500 В, поэтому крановые механизмы снабжают электрооборудованием на напряжения 220, 380, 500 В переменного тока и 220, 440 В постоянного тока. В схеме управления предусматривают максимальную защиту, отключающую двигатель при перегрузке и коротком замыкании. Нулевая защита исключает самозапуск двигателей при подаче напряжения после перерыва в электроснабжении. Для безопасного обслуживания электрооборудования, находящегося на ферме моста, устанавливают, блокировочные контакты на люке и двери кабины. При открывании люка или двери напряжение с электрооборудования снимается.
При работе крана происходит постоянное чередование направления движения крана, тележки и крюка. Так, работой механизма подъема состоит из процессов подъема и опускания груза и процессов передвижения пустого крюка. Для увеличения производительности крана используют совмещение операций: Время пауз, в течение которого двигатель не включен и механизм не работает, используется для навешивания груза на крюк и освобождение крюка, для подготовки к следующему процессу работы механизма. Каждый процесс движения может быть разделен на периоды неустановившегося движения (разгон, замедление) и период движения с установившейся скоростью.
Мостовой кран установлен в литейном цеху металлургического производства, где наблюдается выделение пыли, поэтому электродвигатель и все электрооборудование мостового крана требует защиты общепромышленного исполнения не ниже IP-53 - защита электрооборудования от попадания пыли, а также полная защита обслуживающего персонала от соприкосновения с токоведущими и вращающимися частями, а также защита электрооборудования от капель воды падающих под углом 600 к вертикали.
Краны литейных цехов работают в непрерывно при интенсивном использовании оборудования, наличием высокой температуры окружающей среды и излучением теплоты от раскаленного или расплавленного металла. Кабина управления краном выполняется теплоизолированной. В ней также оборудуется установка для кондиционирования воздуха. Учёт режима работы крана при проектировании и выборе электрооборудования определяет энергетические показатели и надёжность при эксплуатации крановой установки. Правилами Госгортехнадзора предусматривается четыре режима работы механизмов: лёгкий - Л, средний - С, тяжёлый - Т, весьма тяжёлый - ВТ.
Мостовой кран работает в среднем режиме с ПВ40.
2.3. Исходные данные
Исходными данными проектирования являются физические и геометрические параметры механизма подъема мостового крана, а также размеры помещения цеха, в котором рас -положен кран. Исходные данные представлены в таблице 1.
Таблица 1
Исходные данные
Наименование параметра
Значение параметра
1
2
Грузоподъемность главного крюка
80 т
Скорость подъема главного крюка
4,6 м/мин
Скорость передвижения крана
75 м/мин
Скорость передвижения тележки
30 м/мин
Высота подъема главного крюка
6 м
Вес главного крюка
0,8т
Диаметр барабана лебедки главного крюка
700 мм
Вес тележки
33 т
Длина перемещения моста
60 м
Длина перемещения тележки
22 м
КПД главного подъема под нагрузкой
0,84
КПД главного подъема при холостом ходе
0,42
КПД моста
0,82
КПД тележки
0,79
Длина помещения цеха
62 м
Ширина помещения цеха
15,5 м
Высота помещения цеха
10 м
Режим работы крана средний
С
Продолжительность включения крана %
40%
2.4 Расчет статических нагрузок двигателя механизма подъема мостового крана
Целью расчета является определение статических нагрузок, приведенных к валу электродвигателя, для выбора мощности электродвигателя механизма подъема мостового крана.
2.4.1 Статическая мощность на валу электродвигателя подъемной лебедки при подъеме груза, в кВт определяется следующим образом:
Рст.гр.под =
где G = m•g = 80•103• 9,8= 784000H - вес поднимаемого груза;
m - номинальная грузоподъемность, кг;
g - ускорение свободного падения, м/с2;
G0 = m0•g = 0,8•103•9,8 = 7840Н - вес пустого захватывающего приспособления;
m0 - масса пустого захватывающего приспособления, кг;
vн = 4,6м/мин = 0,07 м/с - скорость подъема груза;
hнагр = 0,84 - КПД под нагрузкой.
Р ст.гр.под .= = 65,98 кВт.
2.4.2 Мощность на валу электродвигателя при подъеме пустого захватывающего приспособления, кВт:
Р ст.п.гр.=
где hхх = 0,42КПД - механизма при холостом ходе.
Рст.п.гр.= =1,3 кВт.
2.4.3 Мощность на валу электродвигателя обусловленная весом груза, кВт:
Ргр.= (G + G0)·vс·10-3
где vс = vн = 0,07 м/с - скорость спуска.
Ргр= (784000 + 7840) 0,07·10-3 = 55,42 кВт.
2.4.4 Мощность на валу электродвигателя, обусловленная силой трения, кВт:
Ртр.=()·(1 - hнагр.)·vc·10-3
Ртр .= ()·(1- 0,84)·0,07·10-3 = 8,88 кВт.
Так как выполняется условие Ргр Ртр, следовательно, электродвигатель работает в режиме тормозного спуска.
2.4.5 Мощность на валу электродвигателя при тормозном спуске, определяется следующим способом, кВт:
Рт.сп .= ( G + G0)·Vс·(2 - )·10-3
Рст.сп. = (784000 + 7840) ·0,07· (2 -)·10-3 = 44,8 кВт.
2.4.6 Мощность на валу электродвигателя во время спуска порожнего захватывающего приспособления, кВт:
Рс.ст.о.= G0•Vс• ( - 2) •10-3
Рс.ст.о.= 7840•0,07( - 2) •10-3 = 0,2 кВт.
2.4.7 Рассчитаем нагрузочный график механизма подъема мостового крана для наиболее характерного цикла работы (Таблица 2)
* Время подъема груза на высоту Н:
tр1= = 85,7 сек.
где Н - высота подъема груза, м.
* Время перемещения груза на расстояние L:
t01= =48 сек.
* Время для спуска груза:
tр2= =85,7 сек.
* Время на зацепление груза и его отцепления:
t02= t 04=200 сек.
* Время подъема порожнего крюка:
tр3= =85,7 сек.
* Время необходимое для возврата крана к месту подъема нового груза:
t03= =48 сек.
* Время спуска порожнего крюка:
tр4= =39,2 сек.
Вычертим нагрузочный график механизма подъема для рабочего цикла:
Рисунок 3 - Нагрузочный график механизма подъема для рабочего цикла.
Таблица 2
Рабочий цикл механизма подъема
Участки
Подъем груза
Па -
уза
Спуск груза
Па -
уза
Подъем крюка
Па -
уза
Спуск крюка
Па -
уза
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Рс, (кВт)
65,98
0
44,8
0
1,3
0
0,2
0
t, (cек)
85,7
48
85,7
200
85,7
48
85,7
200
* Суммарное время работы электродвигателя:
S tр = tр1 + tр2 + tр3 + tр4 = 4·85,7 = 342,8 сек.
* Суммарное время пауз:
S t0 = t01 + t02 + t03 + t04 = 48 + 48 +200 + 200 = 496 сек.
2.4.8 Действительная продолжительность включения, %:
ПВд= • 100%
ПВд= •100%=40,8%.
2.4.9 Эквивалентная мощность за суммарное время работы электродвигателя, кВт:
Рэкв=
Рэкв= =39,8кВт.
2.4.10 Эквивалентную мощность пересчитываем на стандартную продолжительность включения соответствующего режима работы механизма крана, кВт:
Рэн=Рэкв •
Рэн=39,8• =40,2 кВт.
2.4.11 Определяем расчетную мощность электродвигателя с учетом коэффициента запаса, кВт:
Рдв=
где Кз = 1,2 - коэффициент запаса;
hред = 0,95 - КПД редуктора.
Рдв= =50,7 кВт.
2.4.12 Угловая скорость лебедки в рад/с и частота вращения лебедки в об/мин, определяется следующим способом:
?л=
где D - диаметр барабана лебедки, м.
?л = = 0,2 рад/с.
nл =
nл = = 2 об/мин.
Полученные значение мощности электродвигателя в пункте (2.4.11) и значение стандартной продолжительности включения ПВст = 40% , будут являться основными критериями для выбора электродвигателя.
2.5 Выбор типов электродвигателя и редуктора механизма подъема мостового крана
Целью расчета является выбор приводного электродвигателя по справочнику и проверка его по перегрузочной способности и по условиям осуществимости пуска, а также выбор редуктора для механизма подъема мостового крана.
2.5.1 Выберем электродвигатель из следующих условий:
Рном ? Рдв
Рном ? 50,7 кВт
Таблица 3
Технические данные асинхронного электродвигателя с фазным ротором типа МТН512-6
Параметры двигателя
Значение параметра
1
2
Мощность, Рн
55 кВт
Частота вращения, nн
970 об/мин
Ток статора, I1
99 А
Коэффициент мощности, Соs j
0,76
КПД, hн
89 %
Ток ротора, I2
86 А
Напряжение ротора, U2
340 В
Максимальный момент, Мm
1630 Нм
Маховый момент, GD2
4,10 кг•м2
Напряжение, U
380 В
Частота, f
50 Гц
Продолжительность включения, ПВст
40 %
2.5.2 Проверяем выбранный электродвигатель по допустимой нагрузке и условию осуществимости пуска.
Выбранный электродвигатель должен удовлетворять следующим условиям:
* Первое условие допустимой нагрузки:
Мдоп > Мс.max,
где Мс.max = 9550 • Н·м;
Рс - статическая мощность при подъеме груза, кВт;
nн - частота вращения вала электродвигателя, об/мин.
Мс.max = 9550 • =649,5 Н·м;
Мдоп = Мm = 1630 Н·м;
Мдоп=1630 Н·м > 649,5 Н·м = Мс.max
Первое условие выполняется.
* Второе условие допустимой нагрузки:
Мср.п ? 1,5 Мс.max
где Мср .п = - средний пусковой момент, Н·м;
М1 = 0,85 • Мm = 0,85 • 1630 = 1385,5 Н·м - максимальный момент двигателя при пуске, Н·м;
М2 = (1,1 - 1,2) • Мн = 1,2 • 649,5 = 779,4 Н·м - минимальный момент двигателя, Н·м;
Мн = 9550 • = 9550 • = 541,4 Н·м - номинальный момент двигателя, Н·м.
Мср.п = = 1082,45 Н·м;
1,5 • Мс.max = 1,5 • 649,5 = 974,25 Н·м;
Мср.п = 1082,45 Н·м > 974,25 Н·м = 1,5 • Мс.max
Второе условие выполняется.
* Третье условие допустимой нагрузки:
М2 ? 1,2Мс.max
1,2 •Мс.max = 1,2 • 649,5 = 779,4 Н·м.
М2 = 779,4 Н·м ? 779,4 Н·м = 1,2 • Мс.max
Третье условие выполняется.
* Проверяем двигатель по условию осуществимости пуска:
ад ? а
где ад - допустимое линейное ускорение при подъеме или перемещении груза, м/с2;
ад = (0,2 ? 0,3) м/с2 - для механизма подъема;
a - наибольшее линейное ускорение при подъеме груза, м/с2.
а =
где tп.мин - наименьшее время при пуске с состояния покоя до скорости v с наибольшей загрузкой, сек.
tп.мин =
где GD2прив = 4 • Jприв, кг•м2
где Jприв = 1,3 • Jдв + • ?к.мех , кг•м2
где Jдв = , кг•м2
?к.мех = , Дж
Мс.мах = 9550 • , Н·м
Мс.мах. = 9550 • =649,5 Н·м;
?к.мех = = 197,96 Дж;
Jдв= = 1,025 кг•м2;
Jприв = 1,3 • 1,025 + • 197,96 = 1,37 кг•м2;
GD2прив = 4 • 1,37 = 5,48 кг•м2;
tп.мин = = 0,321 сек;
а = = 0,218 м/с2
ад = 0,3 м/с2 > 0,218 м/с2 = а
Условие осуществимости пуска выполняется.
Так как электродвигатель МТН 512 - 6 удовлетворяет всем условиям выбора, то для привода механизма подъема мостового крана устанавливаем электродвигатель данного типа.
2.5.3 Выбираем тип редуктора.
Редуктор применяют из - за разногласия скорости вращения барабана лебедки механизма подъема и вала электродвигателя. Редуктор выбирают по мощности, передаточному числу и скорости вращения.
Определяем передаточное число редуктора:
iР =
где D - диаметр барабана лебедки, м;
iп - передаточное число полиспастной системы.
iР= = 42.3
Выбираем тип редуктора Ц2 - 500 со следующими техническими данными:
nр = 970 об/мин;
Рр = 49 кВт;
iР = 50.94
m = 505 кг.
2.6 Расчет и выбор ступеней сопротивлений в цепях электропривода механизма подъема мостового крана
Целью данного расчета является выбор магнитного контроллера переменного тока, в соответствии с его выбором определяются сопротивления и токи ступеней для электропривода механизма передвижения тележки мостового крана.
2.6.1 Базисный момент, Н·м:
М100% = 9550 •
М100% = 9550 • =649,5 Н·м.
2.6.2 Определяем расчетный ток резистора, А:
I100% =
где Iн - номинальный ток ротора, А;
Рн - номинальная мощность электродвигателя, кВт;
nн - номинальная частота вращения, об/мин.
I100%= = 103,15 А.
2.6.3 Определяем номинальное сопротивление резистора, в Ом:
Rн =
где Ерн - напряжение между кольцами ротора, В.
Rн = = 1,9 Ом.
2.6.4 Для магнитного контроллера ТСАЗ160 с защитой на переменном токе находим разбивку ступеней сопротивлений и определяем сопротивление каждого резистора (в одной фазе):
R = Rном. •
Обозначение ступени Rступ,% R ,Ом
Р1 - Р4 5 0,095
Р4 - Р7 10 0,19
Р71 - Р10 20 0,38
Р10 - Р13 27 0,513
Р13 - Р16 76 1,444
Р16 - Р19 72 1,368
Общее 210 3,99
2.6.5 Находим расчетную мощность резистора (в трех фазах), кВт:
Рр =
2.6.6 Параметры для условий режима С:
Частота включений фактическая 120 в час, приведенная
z = 120 • = 120 • = 133,6;
k = 1,25 - коэффициент нагрузки;
а = 1,2 - коэффициент использования;
hэкв.б = 0,76 - базисный КПД электропривода;
hэкв = 0,73 - КПД электропривода для z = 136,2;
hдв = 0,85 - КПД электродвигателя;
e0 = 0,4 - относительная продолжительность включения.
Рр = =
=16,2 кВт.
На одну фазу приходится: = 5,4 кВт.
2.6.7 Определяем расчетный ток резистора, А.
Iр = Iр== 60,61 А.
<< Пред. стр. 6 (из 8) След. >>
Список литературы по разделу